DE102018119804A1 - PAD ASYMMETRY COMPENSATION - Google Patents
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Abstract
Ein Modulator (100) umfassend eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung (110) mit einer Ordnung größer als 1, und die ausgelegt ist, um ein Eingangssignal in ein pulsdichtemoduliertes (PDM) Signal zu modulieren; und eine Pad-Asymmetriekompensations(PAC, Pad Asymmetric Compensation)-Schaltung (120), die ausgelegt ist, um eine Beziehung zwischen einer Größe des Eingangssignals und einer Anzahl von Anstiegs- oder Abfallübergängen des PDM-Signals durch Maximieren der Anzahl von Anstiegs- oder Abfallübergängen des PDM-Signals zu linearisieren und ein modifiziertes PDM-Signal auszugeben, wobei die linearisierte Beziehung zum Kompensieren eines beliebigen Offsets im PDM-Signal dient. A modulator (100) comprising a delta-sigma modulation circuit (110) having an order greater than 1 and arranged to modulate an input signal into a pulse density modulated (PDM) signal; and a Pad Asymmetric Compensation (PAC) circuit (120) configured to determine a relationship between a magnitude of the input signal and a number of rise or fall transitions of the PDM signal by maximizing the number of rise or fall To linearize drop transitions of the PDM signal and output a modified PDM signal, the linearized relationship being used to compensate for any offset in the PDM signal.
Description
Integrierte Halbleiterschaltungen (IC, Integrated Circuits) weisen Input/Output(I/O)-Pads auf, die physikalisch asymmetrisch sein können, was zu einer Asymmetrie zwischen Anstiegs- und Abfallzeiten passierender Signale führt.Integrated Circuits (IC) have input / output (I / O) pads that can be physically asymmetric, resulting in an asymmetry between rise and fall times of passing signals.
Herkömmliche Ansätze zum Erzielen von Symmetrie zwischen Anstiegs- und Abfallzeiten haben sich auf die Verbesserung des I/O-Pad-Designs konzentriert. Derartige Ansätze sind insofern nachteilig, dass sie längere Designzyklen, komplexere Pad-Designs, einen höheren Stromverbrauch, eine größere Fläche und höhere Kosten aufweisen.
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1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Modulators gemäß Aspekten der Offenbarung. -
2 veranschaulicht eine Tabelle von Eingangssignalgrößen, Ausgangssignal-Bitströmen und Pulsdichten eines Delta-Sigma-Modulators (DSM) aus1 . -
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das von einer Pad-Asymmetriekompensations(PAC, Pad Asymmetric Compensation)-Schaltung gemäß Aspekten der Offenbarung durchgeführt wird. -
4 veranschaulicht eine graphische Darstellung von Ausgangs-Bitströmen eines herkömmlichen DSM und eines DSM mit PAC-Logik gemäß Aspekten der Offenbarung. -
5 veranschaulicht eine graphische Darstellung der Anzahl von Flanken/Übergängen im Vergleich zur Eingangsgröße für einen herkömmlichen DSM und einen DSM mit PAC-Logik gemäß Aspekten der Offenbarung. -
6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Modulationsverfahrens gemäß Aspekten der Offenbarung. -
7 veranschaulicht einen Ausgangs-Bitstrom eines herkömmlichen DSM, der unter Verwendung eines Tiefpassfilters (LPF, Low Pass Filter) in eine analoge Spannung demoduliert wird.
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1 FIG. 12 illustrates a schematic of a modulator according to aspects of the disclosure. FIG. -
2 FIG. 12 illustrates a table of input signal quantities, output signal bitstreams and pulse densities of a delta-sigma modulator (DSM)1 , -
3 FIG. 12 illustrates a flowchart of a method performed by a Pad Asymmetric Compensation (PAC) circuit in accordance with aspects of the disclosure. -
4 12 illustrates a graphical representation of output bitstreams of a conventional DSM and a DSM with PAC logic in accordance with aspects of the disclosure. -
5 12 illustrates a plot of the number of edges versus transients for a conventional DSM and a DSM with PAC logic in accordance with aspects of the disclosure. -
6 FIG. 12 illustrates a flowchart of a modulation method according to aspects of the disclosure. FIG. -
7 FIG. 12 illustrates an output bitstream of a conventional DSM that is demodulated into an analog voltage using a low pass filter (LPF).
Die vorliegende Offenbarung richtet sich auf einen Modulator umfassend eine Delta-Sigma-Modulationsschaltung (
In einer herkömmlichen DSM-Schaltung mit einer Ordnung größer als eins besteht eine nichtlineare Beziehung zwischen einer Größe eines analogen/digitalen Eingangssignals und einer Anzahl von Übergängen oder Flanken eines PDM-Ausgangssignals (d. h. logische
Der Modulator
Die DSM-Schaltung
Der Subtrahierer
Die Integrationsschaltung umfasst eine Mehrzahl von Integratoren, in diesem Fall den Integrator
Der Komparator
Der DDC
Die PAC-Schaltung
Der nach der Demodulation des PDM-Signals erzeugte Spannungsoffset ist eine Funktion der Anzahl von Anstiegs- und Abfallflanken im PDM-Signal. Falls das Ausgangs-PDM-Signal stets eine
Die Erhöhung der Anzahl von Flanken erhöht den Gesamtspannungsoffset nach der Demodulation. Die Erhöhung macht es jedoch leichter, den Spannungsoffset zu kompensieren. Der Spannungsoffset kann durch Multiplizieren des Eingangssignals, des PDM-Ausgangssignals oder seines demodulierten Signals mit einem Linearitätsfaktor entsprechend der linearen Beziehung kompensiert werden.Increasing the number of edges increases the total voltage offset after demodulation. The increase, however, makes it easier to compensate for the voltage offset. The voltage offset can be compensated for by multiplying the input signal, the PDM output signal or its demodulated signal by a linearity factor corresponding to the linear relationship.
Die Ausgangs-Bitströme des DSM
Unter Berücksichtigung eines Szenarios, in dem der Full-Scale-Wert des Eingangssignals des DSM
Im Überblick ist die PAC-Schaltung
Beim Durchlaufen des Flussdiagramms
Falls bei Schritt
Bei Schritt
Falls das PAC-Flip-Bit (pfb) sowohl gleich dem vorherigen Bit (pb) als auch dem aktuellen Bit (cb) des PDM-Signals von der DSM-Schaltung
Falls andererseits das PAC-Flip-Bit (pfb) nicht sowohl gleich dem vorherigen Bit als auch dem aktuellen Bit des PDM-Signals von der DSM-Schaltung
Bei Schritt
Die PAC-Schaltung
In Bezug auf die DSM-Schaltung
Wieder gibt es eine Beziehung zwischen der Größe des Eingangssignals und einer Anzahl von Übergängen im PDM-Signal. Durch Herstellen einer linearen Beziehung ist es möglich, die I/O-Pad-Asymmetrien durch Multiplizieren des Eingangssignals, des PDM-Signals oder seines demodulierten Signals mit einem Verstärkungsfaktor zu kompensieren.Again, there is a relationship between the size of the input signal and a number of transitions in the PDM signal. By establishing a linear relationship, it is possible to compensate for the I / O pad imbalances by multiplying the input signal, the PDM signal or its demodulated signal by a gain factor.
Ohne jegliche I/O-Pad-Asymmetrie, d. h. die Anstiegs- und Abfallzeiten des Signals sind gleich, gilt:
Bei I/O-Pad-Asymmetrie, d. h. die Anstiegs- und Abfallzeiten des Signals sind nicht gleich, gilt:
Um ferner eine lineare Beziehung zwischen den Größen des Eingangssignals und der Anzahl von Anstiegs- und Abfallflanken im PDM-Ausgangssignal herzustellen:
Der nach der Demodulation des PDM-Ausgangssignals erzeugte Spannungsoffset ist wie folgt eine Funktion der Anzahl von Anstiegs- und Abfallflanken im PDM-Ausgangssignal:
Der lineare Faktor ist konstant. Der Asymmetriefaktor weist eine geringe Abhängigkeit von der Prozessspannungstemperatur (PVT, Process Voltage Temperature) auf.The linear factor is constant. The asymmetry factor has a low dependence on the process voltage temperature (PVT, Process Voltage Temperature).
Wenn beispielsweise ein Eingangssignal von 100 mV mit einem linearen Faktor von
Das Training kann an einer einzelnen IC durchgeführt werden, um Asymmetrie zu bestimmen. Der IC-Designer kann die lineare Beziehung definieren und die Asymmetrie kompensieren.The training can be performed on a single IC to determine asymmetry. The IC designer can define the linear relationship and compensate for the asymmetry.
In Schritt
In Schritt
Für die Zwecke dieser Erörterung soll der Begriff „Schaltungen“ als Schaltung(en), Prozessor(en), Logik oder eine Kombination davon verstanden werden. Beispielsweise kann eine Schaltung eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Zustandsmaschinenlogik, andere strukturelle elektronische Hardware oder eine Kombination davon aufweisen.For purposes of this discussion, the term "circuits" shall be understood to mean circuitry (s), processor (s), logic, or a combination thereof. For example, a circuit may include analog circuitry, digital circuitry, state machine logic, other structural electronic hardware, or a combination thereof.
Es werden auch zahlreiche andere Ausführungsformen in Betracht gezogen. Hierzu gehören Ausführungsformen, die weniger, zusätzliche und/oder unterschiedliche Komponenten, Schritte, Merkmale, Objekte, Nutzen und Vorteile aufweisen. Dazu gehören auch Ausführungsformen, bei denen die Komponenten und/oder Schritte unterschiedlich angeordnet und/oder sortiert sind.Numerous other embodiments are also contemplated. These include embodiments that have fewer, additional and / or different components, steps, features, objects, benefits and benefits. This also includes embodiments in which the components and / or steps are arranged and / or sorted differently.
Obgleich das Vorstehende in Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass der Begriff „beispielhaft“ lediglich als ein Beispiel und nicht als das beste oder das optimale gemeint ist. Dementsprechend soll die Offenbarung Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung enthalten sein können.Although the foregoing has been described in connection with an exemplary embodiment, it will be understood that the term "exemplary" is meant to be exemplary only and not the best or optimal. Accordingly, the disclosure is intended to cover alternatives, modifications, and equivalents, which may be included within the scope of the disclosure.
Wenngleich spezielle Ausführungsformen hierin veranschaulicht und beschrieben wurden, werden Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet verstehen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen substituiert werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Offenbarung soll alle Adaptationen oder Variationen der hierin erörterten speziellen Ausführungsformen abdecken.While particular embodiments have been illustrated and described herein, those of ordinary skill in the art will understand that a variety of alternative and / or equivalent implementations may be substituted for the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present disclosure. This disclosure is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein.
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